DE102022200998A1

DE102022200998A1 - Verfahren zur Steuerung einer Kochstelle

Info

Publication number: DE102022200998A1
Application number: DE102022200998.3A
Authority: DE
Inventors: Anton Schmöller; Elmar Herweg; Harry Immler
Original assignee: Bora Vertriebs GmbH and Co KG
Current assignee: Bora Vertriebs GmbH and Co KG
Priority date: 2022-01-31
Filing date: 2022-01-31
Publication date: 2023-08-03
Also published as: EP4221459A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Kochstelle (11*) umfassend die folgenden Schritte: Vorgabe eines Parameters zur Definition einer Gesamtenergie (E_ges), Steuerung eines zeitlichen Verlaufs einer von einer Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H), wobei die von der Heizeinrichtung (2) abgegebene Energie (E_H) erfasst wird, der Verlauf der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) mindestens zwei unterschiedliche Heiz-Abschnitte (HA1, HA2) aufweist, welche sich im Hinblick auf die von der Heizeinrichtung (2) abgegeben Leistung (P_H) unterscheiden und wobei der zweite Heiz-Abschnitt (HA2) begonnen wird, sobald die erfasste von der Heizeinrichtung (2) abgegebene Energie (E_H) in einem vorgegebenen Verhältnis zur definierten Gesamtenergie (E_ges) steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Kochstelle. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Erhitzen von Speisen. Schließlich betrifft die Erfindung eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung.
Es gibt zahlreiche unterschiedliche Kochvorgänge, bei welchen die zugeführte Heizleistung nach Erreichen eines bestimmten Zustandes oder Ergebnisses verändert werden muss. Es kann beispielsweise vorteilhaft oder sogar notwendig sein, die Heizleistung eines Kochfeldes herunter zu regeln, sobald das Kochgut einen bestimmten Zustand erreicht hat, beispielsweise sobald Wasser in einem Kochgefäß den Siedepunkt erreicht hat. Üblicherweise wird eine entsprechende Leistungsregelung vom Nutzer manuell vorgenommen. Dies ist fehleranfällig und kann zu nicht zufriedenstellenden Ergebnissen, ungünstigstenfalls zu einem Schaden führen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer Kochstelle zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei welchem die Leistungsabgabe einer Heizeinrichtung in Abhängigkeit von einer gemessenen, abgegebenen Energie der Heizeinrichtung gesteuert wird.
Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Es wurde erkannt, dass es vorteilhaft sein kann, die Heizleistung während eines Kochvorgangs bei Erreichen eines vorgegebenen Zustands, insbesondere nach Zuführung einer bestimmten vorgegebenen Energiemenge, zu verändern.
Hierfür kann der Kochvorgang in unterschiedliche Heiz-Abschnitte eingeteilt sein.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich insbesondere die Zubereitung von Kaffee mit einer Espressokanne erheblich vereinfachen und verbessern. Andere Anwendungen sind jedoch ebenfalls möglich.
Der gesamte Heizvorgang kann einen, zwei oder mehr Heiz-Abschnitte aufweisen. Im Falle einer Mehrzahl von Heiz-Abschnitten sind diese sequentiell angeordnet. Sie können insbesondere direkt aufeinander folgen. Prinzipiell sind auch Zwischen-Heizabschnitte möglich.
Die Heiz-Abschnitte unterscheiden sich im Hinblick auf die von der Heizeinrichtung abgegebenen Leistung. Hierbei kann es sich um die mittlere abgegebene Leistung handeln. Es kann sich auch um die maximal abgegebene Leistung handeln. Es ist auch möglich, eine Taktrate der Aktivierung der Heizeinrichtung zu variieren.
Beim ersten Heiz-Abschnitt handelt es sich insbesondere um einen Aufkoch-Abschnitt, welcher auch als Aufkochphase bezeichnet wird. Der erste Heiz-Abschnitt kann insbesondere derart ausgewählt sein, dass Wasser in einem Kochgefäß auf der Kochstelle zum Kochen gebracht wird oder zumindest bis kurz unterhalb des Siedepunkts erhitzt wird.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, die hierfür benötigte Gesamtenergie, welche von der Heizeinrichtung abgegeben werden muss, vorzugeben. Dies kann durch Vorgabe eines Parameters zur Definition der Gesamtenergie erfolgen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, die Wassermenge, welche zum Kochen gebracht werden soll, vorzugeben. Ist die Temperatur dieser Wassermenge bekannt, kann hieraus die benötigte Gesamtenergie berechnet oder zumindest annäherungsweise abgeschätzt werden.
Unter der Annahme, dass die übrigen Parameter, welche einen Einfluss auf den Kochvorgang haben, im Wesentlichen als konstant angesehen werden können, kann es ausreichend sein, zur Steuerung des Kochvorgangs lediglich die Wassermenge - direkt oder indirekt - vorzugeben.
Der Begriff „Gesamtenergie“ ist nicht einschränkend zu verstehen. Er dient primär zur Bezeichnung der direkt oder indirekt vorgegebenen Energie. Bei der Gesamtenergie kann es sich insbesondere um die Energiemenge handeln, welche zum Erreichen des Siedepunkts einer bestimmten Menge Wasser benötigt wird. Es kann sich auch um eine andere Gesamtenergiemenge handeln. Es handelt sich insbesondere um eine vorbestimmbare Energiemenge, welche zur Erreichung eines bestimmten Ergebnisses benötigt wird. Dies ist insbesondere bei wiederkehrenden Kochvorgängen vorteilhaft.
Die von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie kann sensorisch erfasst werden. Zur Energie-Erfassung kann insbesondere eine Einrichtung zur Erfassung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Leistung dienen. Zur Energie-Erfassung kann auch ein Energiezähler dienen. Es ist insbesondere vorgesehen, die tatsächlich von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie zu erfassen. Es kann auch vorteilhaft sein, die tatsächlich vom Kochgut aufgenommene Energie zu erfassen. Hierdurch kann der Steuervorgang noch präziser gestaltet werden.
Die Energie- oder Leistungserfassung kann zeitaufgelöst, insbesondere getaktet, erfolgen. Sie kann beispielsweise mit einer Taktrate von 1 Hertz erfolgen. Höhere oder niedrigere Taktraten sind ebenso möglich.
Ein nachfolgender Heiz-Abschnitt, insbesondere der zweite Heiz-Abschnitt, kann begonnen werden, nachdem, insbesondere sobald die erfasste von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie in einem vorgegebenen Verhältnis zur definierten Gesamtenergie steht. Hierbei kann es sich um ein absolutes oder ein relatives Verhältnis handeln. Beispielsweise kann der zweite Heiz-Abschnitt begonnen werden, sobald ein bestimmter Prozentsatz, beispielsweise 60 %, 70 %, 80 %, 90 % oder 100 %, der vorgegebenen Gesamtenergie von der Heizeinrichtung abgegeben wurde (relatives Verhältnis).
Der zweite Heiz-Abschnitt kann auch beginnen, sobald die im ersten Heiz-Abschnitt abgegebenen Energie sich um weniger als 30 Wh, insbesondere weniger als 20 Wh, insbesondere weniger als 10 Wh, von der vorgegebenen Gesamtenergie unterscheidet, beziehungsweise wenn die abgegebene Energie gerade der vorgegebenen Gesamtenergie entspricht (absolutes Verhältnis).
Die Heizeinrichtung kann abgeschaltet werden, sobald eine vorgegebene Gesamtenergie von der Heizeinrichtung abgegeben wurde. Die Heizeinrichtung kann insbesondere direkt nach Ende des ersten Heiz-Abschnitts abgeschaltet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung direkt oder nach einer vorgegebenen Zeit nach Ende eines bestimmten Heizabschnitts, spätestens nach einer vorgegebenen Zeitdauer automatisch abgeschaltet wird. Hierdurch kann die Betriebssicherheit erhöht werden.
Die Heizeinrichtung kann insbesondere spätestens eine Stunde, insbesondere spätestens eine halbe Stunde, insbesondere spätestens eine viertel Stunde, insbesondere spätestens fünf Minuten, insbesondere spätestens drei Minuten, insbesondere spätestens zwei Minuten, insbesondere spätestens eine Minute nach Ende des zweiten Heiz-Abschnitts abgeschaltet werden.
Die Dauer des zweiten Heiz-Abschnitts kann als reine Zeitdauer vorgegeben werden. Die Dauer des zweiten Heiz-Abschnitts kann auch über die erfasste, von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie, bestimmt werden. Hierdurch lassen sich besonders zuverlässig reproduzierbare Kochergebnisse erreichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die im zweiten Heiz-Abschnitt von der Heizeinrichtung abgegebenen Leistung (P2) kleiner als die im ersten Heiz-Abschnitt von der Heizeinrichtung abgegebenen Leistung (P1), P2 < P1.
Bei dieser Angabe handelt es sich insbesondere um die mittlere abgegebene Leistung. Es kann sich auch um die maximale abgegebene Leistung handeln.
Es gilt insbesondere P2:P1 < 0,7, insbesondere P2:P1 < 0,5, insbesondere P2:P1 < 0,3.
Es kann insbesondere gelten P2:P1 > 0,01, insbesondere P2:P1 > 0,1.
Es kann insbesondere gelten P2 ≥ 10 W, insbesondere P2 ≥50 W, insbesondere P2 ≥ 100 W. Es kann insbesondere gelten P2 ≤ 500 W, insbesondere P2 ≤ 300 W.
Durch eine Reduzierung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Leistung im zweiten Heiz-Abschnitt kann ein Überhitzen des Kochguts verhindert werden.
Der zweite Heiz-Abschnitt kann beispielsweise als Warmhalte- oder Simmer-Phase dienen.
Die im zweiten Heiz-Abschnitt von der Heizeinrichtung abgegebene Leistung P2 kann auch größer sein als die im ersten Heiz-Abschnitt von der Heizeinrichtung abgegebene Leistung P1, P2 > P1.
Bei mehr als zwei Heiz-Abschnitten HA; kann die in den einzelnen Heiz-Abschnitten HA; von der Einrichtung abgegebene Leistung Pi sukzessive abnehmen: Pi > Pj für i > j. Dies ist nicht zwingend notwendig. Es kann auch für einen oder mehrere der Heiz-Abschnitte gelten: Pi < Pj für i < j.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Heiz-Abschnitt nach Erreichen einer vorgegebenen, von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie beendet wird, der zweite Heiz-Abschnitt jedoch erst durch eine Nutzer-Eingabe oder auf andere Art vom Nutzer gestartet wird. Zwischen den beiden Heiz-Abschnitten kann die Heizeinrichtung in einem Wartemodus gehalten werden. Auch dies kann bei einigen Kochvorgängen vorteilhaft sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die im zweiten Heiz-Abschnitt von der Heizeinrichtung abgegebenen Leistung zeitlich variierend gesteuert werden. Sie kann insbesondere im Verlauf des zweiten Heiz-Abschnittes zunehmen, insbesondere monoton zunehmen, insbesondere linear ansteigen.
Sie kann auch abnehmen, insbesondere monoton abnehmen, insbesondere linear fallen.
Hierdurch kann einer Veränderung des Kochguts Rechnung getragen werden.
Es ist auch möglich, die mittlere und/oder maximale Leistung P2 im zweiten Heiz-Abschnitt konstant zu halten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die von der Heizeinrichtung im ersten Heiz-Abschnitt abgegebenen Leistung P1 konstant. Es kann sich insbesondere um die Maximalleistung der Heizeinrichtung handeln. Hierdurch kann beispielsweise die Zeitdauer bis zur Erreichung des Siedepunkts so kurz wie möglich gehalten werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Erfassung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie eine an der Heizeinrichtung anliegende Spannung und eine durch die Heizeinrichtung fließende Stromstärke gemessen. Hierbei handelt es sich insbesondere um die direkt an der Heizeinrichtung anliegende Spannung bzw. diese durchfließende Stromstärke. Auf diese Weise ist es möglich, die Steuerung der Heizeinrichtung von der tatsächlich von dieser abgegebenen Energie abhängig zu machen. Mögliche Schwankungen der Netzspannung spielen keine Rolle.
Die Heizeinrichtung kann insbesondere eine Induktionsspule umfassen. In diesem Fall kann die an der Induktionsspule anliegende Fassung Spannung und die durch die Induktionsspule fließende Stromstärke gemessen werden.
Die Heizeinrichtung kann auch einen Strahlungsheizkörper umfassen, insbesondere als Strahlungsheizkörper ausgebildet sein. In diesem Fall kann die am Strahlungsheizkörper anliegende Spannung und die durch den Strahlungsheizkörper fließende Stromstärke gemessen werden.
Über geeignete Stellglieder und/oder Durchflussmesser ist eine entsprechende Steuerung auch bei Gas-Kochstellen möglich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Verlauf der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie/Leistung aus einer Mehrzahl von vorgegebenen Alternativen auswählbar sein.
Die Alternativen können in einem Speicher abgelegt sein. Es kann sich um vorgegebene Voreinstellungen handeln. Vorzugsweise sind eine oder mehrere der Alternativen selbst einstellbar, insbesondere programmierbar.
Die Alternativen können sich durch unterschiedliche Werte von E_ges, insbesondere ausschließlich durch unterschiedliche Werte von E_ges und damit letztendlich durch die Dauer des ersten Heiz-Abschnitts, unterscheiden.
Unterschiedliche Werte von E_ges müssen sich jedoch nicht durch die Dauer unterscheiden. Durch unterschiedliche Leistungshöhen können innerhalb gleicher Zeit unterschiedliche Energiemengen abgegeben werden.
Unterschiedliche Zeiten können auch daraus resultieren, dass die Leistung während der Heiz-Abschnitte schwankt und dadurch unterschiedliche Dauern benötigt werden, bis die Vorgabeenergie abgegeben wurde.
Dies ermöglicht es dem Nutzer, auf einfache Weise beispielsweise die richtige Voreinstellung für unterschiedliche Größen einer Espressokanne auszuwählen.
Beispielsweise kann der Nutzer je nach Größe und Volumen des Kochgefä-ßes eine hierfür geeignete Alternative auswählen.
Er kann insbesondere auswählen, welche Größe einer Espressokanne er gerade verwenden will. Die Steuereinrichtung wird dann gerade den für die gewählte Größe passenden Verlauf der Leistung beziehungsweise der abgegebenen Energiemenge bis zur Erreichung der vorgegebenen Energiemenge auswählen.
Die Voreinstellungen können modifizierbar, insbesondere vom Nutzer justierbar sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind Steuerdaten zur Steuerung des Verlaufs der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie in einer Speicher-Einrichtung gespeichert, wobei die Steuerdaten insbesondere mittels eines interaktiven Einstellungsprotokolls ermittelt werden können.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Nutzer den Verlauf der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie/Leistung einmal manuell vorgeben kann, wobei die Steuerdaten zur Erzeugung eines entsprechenden Verlaufs in der Speicher-Einrichtung gespeichert werden und anschließend als individuelle Einstellung abrufbar sind. Hierdurch ist es möglich, einen oder mehrere nutzerspezifische Verläufe derart von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie in der Speicher-Einrichtung abzuspeichern. Dies führt zu einer besonders hohen Flexibilität. Dies ermöglicht es dem Nutzer insbesondere, persönliche Vorlieben reproduzierbar abrufen zu können. Das einmal abgespeicherte Kochprogramm, das heißt der Verlauf der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energiemengen, führt zuverlässig zu einem für den Benutzer perfekten Ergebnis.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Verlauf der von der Heizeinrichtung abgegebenen Leistung/Energie zumindest in einem der Heiz-Abschnitte, insbesondere in mehreren, insbesondere im ersten Heiz-Abschnitt und im zweiten Heiz-Abschnitt, insbesondere in sämtlichen der Heiz- Heiz-Abschnitte, automatisch aufgrund eines sensorisch erfassten Parameters zur Charakterisierung von Kochgut ausgewählt werden. Bei dem sensorisch erfassten Parameter kann es sich um einen Parameter zur Erfassung der Positionierung und/oder Größe eines Kochgefäßes handeln. Es kann sich auch um Temperatur, Menge oder andere Eigenschaften des Kochguts handeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Verlauf der abgegebenen Energie/Leistung in Abhängigkeit von einer erfassten Größe eines verwendeten Kochgefäßes ausgewählt werden. Die Größe des Kochgefäßes kann automatisiert erfasst werden. Die Größe des Kochgefäßes kann sensorisch erfasst werden.
Unterschiedliche Voreinstellungen können werkseitig vorgegeben werden. Hierbei können länderspezifische Besonderheiten, wie beispielsweise Niveau und Stabilität der Netzspannung, berücksichtigt werden. Es ist auch möglich, die lokalen Gegebenheiten am Ort des Endnutzers in den Werkeinstellungen zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die mittlere Kaltwasser-Temperatur und/oder der mittlere atmosphärische Druck bei der Vorgabe der Werkseinstellungen berücksichtigt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Erhitzen von Speisen zu verbessern.
Bei der Vorrichtung kann es sich insbesondere um eine Kochstelle gemäß der vorherigen Beschreibung handeln.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit einer Heizeinrichtung zur Abgabe von Energie, einer Steuereinrichtung zur Steuerung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie und einer Einrichtung zur Erfassung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie gelöst, wobei die Einrichtung zur Erfassung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie datenübertragender Weise mit der Steuereinrichtung zur Steuerung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie/Leistung verbunden ist, und wobei die von der Heizeinrichtung abgegebene Energie/Leistung mittels der Steuereinrichtung derart steuerbar ist, dass der Verlauf der von der Heizeinrichtung abgegebene Energie/Leistung mindestens zwei unterschiedliche Heiz-Abschnitte aufweist, welche sich im Hinblick auf die von der Heizeinrichtung abgegebenen Leistung unterscheiden.
Bei der Vorrichtung handelt es sich insbesondere um eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Bezüglich der Vorteile und weiteren Details sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine SpeicherEinrichtung auf, in welcher der Verlauf der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie/Leistung oder hierzu korrespondierende Steuerdaten abgespeichert sind.
Die Speicher-Einrichtung kann insbesondere eine Mehrzahl von Speicherplätzen für unterschiedliche Verläufe der von der Heiz-Einrichtung abgegebenen Energie aufweisen.
Die Speicher-Einrichtung ist insbesondere modifizierbar, insbesondere mittels einer Eingabe-Einrichtung vom Nutzer an mögliche Vorlieben und/oder Gegebenheiten anpassbar.
Zur Erfassung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie kann eine Einrichtung mit einem Messelement zur Messung von elektrischer Spannung vorgesehen sein. Das Messelement kann derart angeordnet sein, dass es die an der Heizeinrichtung, insbesondere an einer Induktionsspule oder eines Strahlungsheizelements anliegende Spannung messen kann.
Zur Erfassung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie kann eine Einrichtung mit einem Messelement zur Messung von elektrischer Stromstärke vorgesehen sein. Hierbei kann das Messelement insbesondere derart angeordnet sein, dass es die durch die Heizeinrichtung, insbesondere durch eine Induktionsspule oder ein Strahlungsheizelement fließende Stromstärke misst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine Sensor-Einrichtung zur Erfassung mindestens eines Parameters zur Charakterisierung von Kochgut vorgesehen sein, welche derart in datenübertragender Weise mit der Steuereinrichtung verbunden ist, dass der Verlauf der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie/Leistung in Abhängigkeit des mindestens einen von der Sensor-Einrichtung erfassten Parameters zur Charakterisierung des Kochguts steuerbar ist.
Hierdurch kann der Kochvorgang noch zuverlässiger kontrolliert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, die vorherbeschriebene Vorrichtung zur automatisierten Zubereitung von Kaffee in einer nach dem Perkolator-Prinzip arbeitenden Espressokanne oder einer Siphon-Kaffeekanne zu verwenden.
Alternative Verwendungen sind ebenfalls möglich. Die erfindungsgemäße Steuerung des Verlaufs der von der Heizeinrichtung abgegebenen Energie ist beispielsweise bei folgenden Kochvorgängen vorteilhaft: Fleisch anbraten, Nudelwasser kochen, Reis kochen, Soßen einkochen, Gelee aufkochen. Diese Aufzählung ist nicht abschließend.
Weitere Details, Vorteile und Alternativen der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Die entsprechenden Details sind hierbei nicht auf das jeweilige Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern lassen sich vorteilhaft mit einer beliebigen Auswahl der vorhergehend beschriebenen Details, Merkmale und Aspekte kombinieren.
Die Figuren zeigen:

1 schematisch eine Vorrichtung zum Erhitzen von Kochgut,
2 exemplarisch eine Aufsicht auf ein Kochfeld mit einer Vorrichtung zum Erhitzen von Kochgut gemäß 1,
3 exemplarisch einen Verlauf der von einer Heizeinrichtung einer Vorrichtung zum Erhitzen von Kochgut abgegebenen Energie,
4 exemplarisch den Verlauf der von einer Heizeinrichtung einer Vorrichtung zum Erhitzen von Kochgut abgegebenen Heizleistung,
5 exemplarisch einen weiteren Verlauf der von einer Heizeinrichtung einer Vorrichtung zum Erhitzen von Kochgut abgegebenen Heizleistung,
6 exemplarisch einen weiteren Verlauf der von einer Heizeinrichtung einer Vorrichtung zum Erhitzen von Kochgut abgegebenen Heizleistung,
7 exemplarisch einen weiteren Verlauf der von einer Heizeinrichtung einer Vorrichtung zum Erhitzen von Kochgut abgegebenen Heizleistung,
8 exemplarisch einen weiteren Verlauf der von einer Heizeinrichtung einer Vorrichtung zum Erhitzen von Kochgut abgegebenen Heizleistung,
9 exemplarisch einen weiteren Verlauf der von einer Heizeinrichtung einer Vorrichtung zum Erhitzen von Kochgut abgegebenen Heizleistung.

Im Folgenden wird zunächst exemplarisch der Aufbau einer Vorrichtung 1 zum Erhitzen von Kochgut beschrieben.
Die Vorrichtung 1 zum Erhitzen von Kochgut umfasst eine Heizeinrichtung 2. Die Heizeinrichtung 2 weist ein Heizelement 3 auf. Als Heizelement 3 kann eine Anordnung von ein oder mehreren Induktionsspulen dienen. Als Heizelement kann auch ein Strahlungskörper oder ein Gasbrenner dienen.
Die Heizeinrichtung 2 ist in datenübertragender Weise mit einer Steuereinrichtung 4 verbunden.
Die Steuereinrichtung 4 ist in datenübertragender Weise mit einer Eingabeeinrichtung 5 verbunden. Mittels der Eingabeeinrichtung 5 ist die Heizeinrichtung 2 von einem Nutzer steuerbar. Es kann insbesondere die von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizleistung mittels der Eingabeeinrichtung 5 eingestellt werden.
Zur Erfassung der von der Heizeinrichtung 2, insbesondere dem Heizelement 3, abgegebenen Heizenergie, ist eine Messeinrichtung 15 vorgesehen.
Die Messeinrichtung 15 umfasst einen Leistungsmesser oder einen Energiemesser. Der Leistungs- oder Energiemesser kann, wie in 1 schematisch dargestellt ist, einen Spannungsmesser 6 und einen Strommesser 7 aufweisen. Der Spannungsmesser 6 ist in datenübertragender Weise mit der Steuereinrichtung 4 verbunden.
Der Strommesser 7 ist in datenübertragender Weise mit der Steuereinrichtung 4 verbunden.
Mittels des Spannungsmessers 6 ist die an der Heizeinrichtung, insbesondere am Heizelement 3 anliegende Spannung messbar.
Mittels des Strommessers 7 ist die gleich die Heizeinrichtung 2, insbesondere das Heizelement 3 fließende Stromstärke messbar.
Mithilfe des Spannungsmessers 6 und des Strommessers 7 ist somit die von der Heizeinrichtung 2, insbesondere dem Heizelement 3, abgegebene Heizleistung messbar. Über die Heizleistung kann die von der Heizeinrichtung 2 tatsächlich abgegebene Energiemenge, insbesondere die vom Heizelement 3 tatsächlich abgegebene Energiemenge, gemessen werden.
Optional kann die Vorrichtung 1 zum Erhitzen von Kochgut einen oder mehrere Sensoren 8 zur Erfassung eines Parameters zur Charakterisierung des Kochguts aufweisen. Der Sensor 8 oder die Sensoren 8 sind jeweils in datenübertragender Weise mit der Steuereinrichtung 4 verbunden.
Als Kochgut dient beispielsweise ein Kochgefäß, insbesondere ein Topf oder eine Pfanne. Als Kochgut kann insbesondere eine in der 1 schematisch dargestellte Espressokanne 9 oder eine Siphon-Kaffeekanne dienen.
Dies ist primär exemplarisch, insbesondere nicht einschränkend zu verstehen.
In der 2 ist exemplarisch ein Kochfeld 10 mit vier Kochstellen 11 dargestellt. Mindestens eine der Kochstellen 11, in der 2 als Kochstelle 11 * gekennzeichnet, ist mittels der Vorrichtung 1 zum Erhitzen von Kochgut betreibbar, insbesondere gemäß dem in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren steuerbar.
Das Kochfeld 10 umfasst darüber hinaus eine integrierte Vorrichtung 12 zum Abzug von Kochdünsten. Von der Vorrichtung 12 zum Abzug von Kochdünsten ist in der 2 lediglich die mittels einer Einströmdüse 13 versehene Ansaugöffnung 14 sichtbar. Für weitere Details des Kochfelds 10 sowie insbesondere der Vorrichtung 12 zum Abzug von Kochdünsten sei auf die DE 10 2019 202 088 A1 verwiesen, die hiermit vollständig in die vorliegende Anmeldung integriert ist.
Im Folgenden wird zunächst allgemein ein Betriebsmodus zum Betreiben der Vorrichtung 1 zum Erhitzen von Kochgut beschrieben. Der Betriebsmodus bildet allgemein ein Beispiel für ein Verfahren zum Erhitzen von Kochgut bzw. ein Verfahren zur Steuerung der Kochstelle 11*.
Wie in der 3 exemplarisch dargestellt ist, ist vorgesehen, den zeitlichen Verlauf der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Energie E_H mittels der Steuereinrichtung 4 derart zu steuern, dass es zwei unterschiedliche Heiz-Abschnitte HA1, HA2 gibt, welche sich im Hinblick auf die von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Leistung P_H unterscheiden.
Bei der in der 3 dargestellten Variante dauert der erste Heiz-Abschnitt HA1 von t = 0 bis t = t₁. Der Heiz-Abschnitt HA2 dauert von t = t₁ bis t = t₂. Hierbei sind t₁ und t₂ nicht fix vorgegeben, sondern können in Abhängigkeit der tatsächlich abgegebenen Energie variieren, d. h. die Zeitpunkte können sich noch verändern, wenn die Heizabschnitte bereits laufen und „abgearbeitet werden“.
Die im ersten Heiz-Abschnitt HA1 von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Leistung P_H ist exemplarisch in der 3 als P_H1 eingezeichnet. Die im zweiten Heiz-Abschnitt HA2 von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Leistung P_H ist exemplarisch in der 3 als P_H2 eingezeichnet.
Es gilt insbesondere P_H1 > P_H2, beispielsweise P_H1:P_H2 = 2.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine mittels der Heizeinrichtung 2 abzugebende Gesamtenergiemenge E_Ges oder die im ersten Heiz-Abschnitt HA1 von der Heizeinrichtung 2 abzugebende Energiemenge E* vorzugeben.
Bei der Energie E* kann es sich insbesondere um die Energiemenge handeln, welche benötigt wird, um eine bestimmte Menge an Wasser mit einer vorgegebenen Temperatur zum Siedepunkt zu bringen. Eine geringe Abweichung, beispielsweise um bis zu 5% oder bis zu 10%, ist hierbei möglich. E* kann insbesondere geringfügig höher oder geringfügig niedriger sein als die Energiemenge, welche benötigt wird, um die vorgegebene Menge an Wasser einer bestimmten Temperatur zum Kochen zu bringen.
E* kann in Abhängigkeit von E_Ges ermittelt werden. Umgekehrt ist es auch möglich E_Ges aus einem vorgegebenen Wert von E* zu ermitteln.
Der Siedepunkt wird somit in guter Näherung zum Zeitpunkt t₁ erreicht. Anschließend wird die von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Heizleistung im zweiten Heiz-Abschnitt HA2 reduziert. Beim zweiten Heiz-Abschnitt HA2 kann es sich insbesondere um eine Warmhaltephase handeln.
Ist eine langsamere Annäherung an den Siedepunkt gewünscht, kann auch E_Ges derart bestimmt werden, dass dieser Wert gerade der zum Erreichen des Siedepunkts benötigten Energie entspricht. In diesem Fall wird der Siedepunkt erst zum Zeitpunkt t₂ erreicht.
Nach Beenden des Heiz-Abschnitts 2 HA2 kann die Heizeinrichtung 2 ausgeschaltet werden. Dies kann unmittelbar mit Abschluss des Heiz-Abschnitts 2 HA2, d.h. zum Zeitpunkt t₂ erfolgen. Die Abschaltung kann auch zu einem späteren Zeitpunkt t₃ > t₂ erfolgen. Hierbei kann gelten 1 min ≤ t₃ ≤ 10 min.
Die Steuereinrichtung 4 kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass die von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Heizleistung spätestens zu einem Zeitpunkt t₃ > t₂ auf 0 reduziert wird. Hierbei kann gelten 1 min ≤ t₃ ≤ 10 min.
Die Vorrichtung 1 zum Erhitzen von Kochgut kann insbesondere eine Sicherheitsabschaltung aufweisen.
In den 4 bis 9 sind exemplarisch unterschiedliche Verläufe der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizleistung P_H dargestellt. Die unterschiedlichen Alternativen sind nicht abschließend zu verstehen. Weitere Alternativen sind ebenso möglich.
4 zeigt exemplarisch den Verlauf der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizleistung P_H, welche dem Verlauf zu der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizenergie E_H gemäß 3 entspricht. Die Heizeinrichtung 2 weist bei diesem Beispiel zwei von null verschiedene Leistungsstufen P_H1, P_H2 auf. Die von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Heizleistung P_H ist innerhalb der unterschiedlichen Heiz-Abschnitte HA1, HA2 jeweils konstant, zumindest im Mittel. Es gilt P_H1 : P_H2 = 2.
Bei der in der 5 dargestellten Variante ist die von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Heizleistung P_H lediglich im Heiz-Abschnitt 1 konstant. Die von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Heizleistung P_H2 im zweiten Heiz-Abschnitt ist abnehmend, insbesondere monoton abnehmen, insbesondere streng monoton abnehmend, insbesondere linear abnehmend.
Die von der Heizeinrichtung 2 im zweiten Heiz-Abschnitt HA2 abgegebene Heizleistung P_H2 nimmt insbesondere von einem Wert, der kleiner ist als die im ersten Heiz-Abschnitt HA1 abgegebene Heizleistung P_H1, beispielsweise P_H2 ^max = P_H1 : 2, ausgehend linear auf Null ab.
Bei der in der 6 dargestellten Variante nimmt die Heizleistung P_H2 im zweiten Heiz-Abschnitt HA2 ausgehend von der Heizleistung P_H1 im ersten Heiz-Abschnitt HA1 auf Null ab. Exemplarisch ist in der 6 ein Mittelwert P_H2 ^mittel eingezeichnet.
Bei der in der 7 exemplarisch dargestellten Variante ist zwischen dem ersten Heiz-Abschnitt HA1 und dem zweiten Heiz-Abschnitt HA2 eine Pause der Länge Δt vorgesehen, in welcher von der Heizeinrichtung 2 keine Heizleistung abgegeben wird (P_H(t1,t1+Δt) = 0).
Die Dauer Δt der Unterbrechung kann fest vorgegeben sein. Es ist vorzugsweise möglich, den zweiten Heiz-Abschnitt HA2 vom Nutzer initiieren zu lassen. Beispielsweise kann eine Warmhaltephase, welche durch den zweiten Heiz-Abschnitt HA2 realisiert wird, durch Betätigen einer Eingabeeinrichtung vom Nutzer manuell gestartet werden.
In 8 ist exemplarisch ein Verlauf der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizleistung P_H dargestellt, bei welchem die im zweiten Heiz-Abschnitt HA2 abgegebene Heizleistung P_H2 ansteigend, insbesondere monoton ansteigend, insbesondere streng monoton ansteigend, insbesondere linear ansteigend ist.
Andere Verläufe der abgegebenen Heizleistung P_H, insbesondere der im zweiten Heiz-Abschnitt HA2 abgegebenen Heizleistung P_H2, insbesondere nicht lineare Verläufe, sind ebenso möglich.
In der 9 ist exemplarisch ein Verlauf der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizleistung P_H mit drei Heiz-Abschnitten HA1, HA2, HA3 dargestellt. Eine größere Anzahl unterschiedlicher Heiz-Abschnitte HAi ist ebenso möglich.
Die von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Heizleistung P_H in den unterschiedlichen Heiz-Abschnitten HAi, insbesondere in den Heizabschnitten HAi, i ≥ 2, kann insbesondere auch nicht-konstant sein, insbesondere gemäß einer der vorhergehend beschriebenen Varianten.
Die vorhergehend beschriebene Vorrichtung 1 zum Erhitzen von Kochgut, insbesondere das vorhergehend beschriebene, mehrstufige Verfahren zur Steuerung der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Energie E_H beziehungsweise Heizleistung P_H kann insbesondere zur Aufbrühung von Kaffee mit einer Espressokanne, wie sie beispielsweise aus der EP 0 932 355 B1 bekannt ist, oder einer Siphon-Kanne, verwendet werden. Einzelheiten, Details und Vorteile werden nachfolgend noch einmal stichwortartig beschrieben.
Das vorhergehend beschriebene Verfahren zur Steuerung der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizleistung P_H erleichtert insbesondere ein automatisches Aufbrühen von Kaffee mit einer Espressokanne.
An der Kochstelle 11* wird die an der Heizeinrichtung 2, insbesondere am Heizelement 3, anliegende Spannung und der diese durchfließende Strom gemessen. Hieraus kann die abgegebene Leistung berechnet werden. Hieraus kann die abgegebene Energie E_H bestimmt, insbesondere erfasst werden.
Die Steuerung der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizleistung P_H ermöglicht ein zügiges Aufkochen eines vorbestimmten Wasservolumens in der Espressokanne. Die Aufkochphase, d. h. die notwendige Energie für die Aufheizphase, kann aus anhand der vorgegebenen Volumenmenge des aufzukochenden Wassers relativ gut vorhergesagt werden. Hierbei wird eine im Wesentlichen gleichbleibende Wassertemperatur zu Beginn des Aufbrühvorgangs vorausgesetzt. Vorzugsweise kann die benötigte Energiemenge für ein bestimmtes Wasservolumen mit einer Temperatur, welche geringer ist als die zu erwartende Wassertemperatur in der Espressokanne bestimmt werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Wasser in der Espressokanne tatsächlich den Siedepunkt erreicht.
Nach der Aufkochphase, welche auch als Aufheizphase bezeichnet wird, schließt sich der zweite Heiz-Abschnitt HA2 an. Im zweiten Heiz-Abschnitt HA2 wird eine geringere Heizleistung P_H von der Heizeinrichtung 2 abgegeben. Hierdurch kann ein Überhitzen der Espressokanne verhindert werden. Die im zweiten Heiz-Abschnitt HA2 von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Leistung P_H kann insbesondere derart gewählt werden, dass das das Kaffeepulver durchlaufende Wasser eine ausreichend große Kontaktzeit mit dem Kaffeepulver hat.
Nach Beendigung des zweiten Heiz-Abschnitts HA2 sollte der größte Teil des Wassers aus dem Siedebehälter der Espressokanne durch das Kaffeepulver hindurch in das Sammelgefäß der Espressokanne geflossen sein.
Hieran kann sich eine Warmhaltephase anschließen. Zum Schluss schaltet die Steuereinrichtung 4 die Kochstelle 11* aus.
Die Automatikfunktion kann vom Nutzer über die Eingabeeinrichtung 5 ausgewählt werden. Sie kann beispielsweise durch zweimalige, kurz aufeinanderfolgende Betätigung der Eingabeeinrichtung 5 gestartet werden.
Die mehrstufige Steuerung des Kochfeldes kann derart ausgestaltet sein, dass ein vorgegebener Anteil der benötigten Energiemenge, beispielsweise 67 % der berechneten Energiemenge, bei maximaler Heizleistung P_H ^max von der Heizeinrichtung 2 abgegeben werden. Anschließend kann die von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Heizleistung P_H reduziert werden, beispielsweise auf 50 %.
Durch die mehrstufige Steuerung der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizleistung P_H kann die Geschmacksqualität eines mit Hilfe einer Espressokanne zubereiteten Kaffees verbessert, insbesondere reproduzierbar verbessert, insbesondere optimiert werden.
Durch die Sicherheitsabschaltung wird ein Überhitzen des Kochgefäßes, insbesondere der Espressokanne, verhindert. Außerdem kann auf diese Weise verhindert werden, dass der Kaffee bitter wird.
Die benötigte Energie kann interaktiv ermittelt werden. Es ist insbesondere möglich, dass der Nutzer beim ersten Mal die von der Heizeinrichtung 2 abgegebene Heizleistung P_H beziehungsweise Energie E_H mittels der Eingabeeinrichtung 5 manuell steuert. Der Verlauf der von der Heizeinrichtung 2 abgegebenen Heizleistung P_H kann in der Speichereinrichtung der Vorrichtung 1 abgespeichert werden. Für dieselbe Füllmenge kann der abgespeicherte Verlauf abgerufen werden. Dies erleichtert das Aufbrühen von Kaffee mit einer Espressokanne spürbar.
Für unterschiedliche Größen der Espressokanne, beispielsweise zwei Tassen, vier Tassen, sechs Tassen, acht Tassen, zwölf Tassen, können unterschiedliche Verläufe der von der Heizeinrichtung 2 abzugebenden Energie E_H beziehungsweise Heizleistung P_H hinterlegt, insbesondere abgespeichert sein.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens braucht der Nutzer nicht mehr den Aufbrühvorgangs manuell zu überwachen.
Durch die automatische Endabschaltung wird eine Beschädigung der Kaffeekanne verhindert.
Dadurch, dass die tatsächlich von der Heizeinrichtung 2, insbesondere im Heizelement 3, abgegebene Energie E_H erfasst wird, ist das Verfahren von Störungen wie beispielsweise einer schwankenden Versorgungsspannung unabhängig.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019202088 A1 [0085]
EP 0932355 B1 [0110]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Kochstelle (11*) umfassend die folgenden Schritte: 1.1.Vorgabe eines Parameters zur Definition einer Gesamtenergie (E-ges), 1.2. Steuerung eines zeitlichen Verlaufs einer von einer Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H), wobei 1.2.1. die von der Heizeinrichtung (2) abgegebene Energie (E_H) erfasst wird, 1.2.2. der Verlauf der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) mindestens zwei unterschiedliche Heiz-Abschnitte (HA1, HA2) aufweist, welche sich im Hinblick auf die von der Heizeinrichtung (2) abgegeben Leistung (P_H) unterscheiden, 1.3. wobei ein nachfolgender Heiz-Abschnitt (HA2, HA3...) begonnen wird, nachdem die erfasste von der Heizeinrichtung (2) abgegebene Energie (E_H) in einem vorgegebenen Verhältnis zur definierten Gesamtenergie (E_ges) steht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im zweiten Heiz-Abschnitt (HA2) von der Heizeinrichtung (2) abgegebene Leistung (P2) kleiner ist als die im ersten Heiz-Abschnitt (HA1) von der Heizeinrichtung (2) abgegebene Leistung (P1): P2 < P 1.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im zweiten Heiz-Abschnitt (HA2) von der Heizeinrichtung (2) abgegebene Leistung (P2) zeitlich variierend gesteuert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) eine an der Heizeinrichtung (2) anliegende Spannung und eine durch die Heizeinrichtung (2) fließende Stromstärke gemessen wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) aus einer Mehrzahl von vorgegebenen Alternativen auswählbar ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Verlaufs der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) Steuerdaten in einer Speicher-Einrichtung gespeichert sind, wobei die Steuerdaten mittels eines interaktiven Einstellungsprotokolls ermittelt werden können.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) zumindest in einem Heiz-Abschnitt (HA) automatisch aufgrund eines sensorisch erfassten Parameters zur Charakterisierung von Kochgut ausgewählt wird.
Vorrichtung (1) zum Erhitzen von Kochgut aufweisend 8.1. eine Heizeinrichtung (2) zur Abgabe von Energie (E_H), 8.2. eine Steuereinrichtung (4) zur Steuerung der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) und 8.3. eine Einrichtung (6, 7) zur Erfassung der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H), 8.4. wobei die Einrichtung (6, 7) zur Erfassung der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) in datenübertragender Weise mit der Steuereinrichtung (4) zur Steuerung der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) verbunden ist, und 8.5. wobei die von der Heizeinrichtung (2) abgegebene Energie (EH) mittels der Steuereinrichtung (4) derart steuerbar ist, dass 8.5.1. der Verlauf der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (EH) mindestens zwei unterschiedliche Heiz-Abschnitte (HA1, HA2) aufweist, welche sich im Hinblick auf die von der Heizeinrichtung (2) abgegeben Leistung (PH) unterscheiden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Speicher-Einrichtung aufweist, in welcher der Verlauf der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) oder hierzu korrespondierende Steuerdaten abgespeichert sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sensor-Einrichtung (8) zur Erfassung mindestens eines Parameters zur Charakterisierung von Kochgut aufweist, welche derart in datenübertragender Weise mit der Steuereinrichtung (4) verbunden ist, dass der Verlauf der von der Heizeinrichtung (2) abgegebenen Energie (E_H) in Abhängigkeit des mindestens einen von der Sensor-Einrichtung (8) erfassten Parameters zur Charakterisierung des Kochguts steuerbar ist.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 zur Zubereitung von Kaffee in einer nach dem Perkolator-Prinzip arbeitenden Espressokanne oder einer Siphon-Kaffeekanne.